JVM 高深知识点大汇总，助你技术更进一步！

文章

JVM 高深知识点大汇总，助你技术更进一步！

Java 虚拟机（JVM）是 Java 语言的核心组件，负责执行 Java 字节码并管理 Java 程序的运行环境。对于 Java 开发者来说，深入理解 JVM 的原理至关重要，不仅可以提升代码性能，还能为排查问题和优化系统提供重要依据。

运行时数据区

JVM 在运行时会划分出不同的数据区域，包括：

• 程序计数器： 记录当前线程执行的字节码指令地址。
• 虚拟机栈： 存放局部变量、操作数栈和动态链接。
• 本地方法栈： 存放 Native 方法调用的信息。
• 堆： 存放所有对象的实例。
• 方法区： 存放加载的类信息、常量和方法代码。

垃圾回收

JVM 会自动管理对象的内存，释放不再使用的对象。垃圾回收算法主要有：

• 引用计数： 每个对象都有一个引用计数器，当引用计数为 0 时，对象会被回收。
• 标记清除： 标记所有可达对象，然后清除未标记的对象。
• 标记-整理-清除： 在标记清除的基础上，将存活对象整理到堆的一端，以便于回收空闲空间。
• 分代收集： 根据对象的存活时间将堆划分为不同的区域，并针对不同区域采用不同的回收算法。

并发 GC

传统的垃圾回收算法会暂停应用程序执行，影响性能。并发 GC 算法可以在应用程序运行期间进行垃圾回收，减少停顿时间。主流的并发 GC 算法包括：

• G1： 并行且增量的垃圾回收器，将堆划分为多个区域，并采用标记-整理-清除算法。
• Shenandoah： 低停顿时间的并发垃圾回收器，使用增量式标记算法，可以达到接近实时收集的效果。
• ZGC： 无停顿的并发垃圾回收器，使用并行标记和并发整理算法，可以实现应用程序无感知的垃圾回收。

Java内存模型（JMM）

JMM 定义了多线程环境下变量可见性和原子性的规则。主要涉及以下概念：

• 可见性： 一个线程对共享变量的修改可以被其他线程立即看到。
• 原子性： 对共享变量的读写操作是不可分割的，其他线程不能同时访问。
• 有序性： 对共享变量的读写操作具有顺序性，后一个操作不能在先一个操作之前发生。

并发编程

• 锁： 用于同步对共享资源的访问，防止并发冲突。常用的锁机制包括：synchronized、ReentrantLock、Condition。
• 管程： 一种高级同步机制，封装了锁和条件变量，简化了并发编程。
• 死锁： 当多个线程互相等待对方的资源释放时，导致系统无法继续执行。

异常和错误

• 异常： 表示程序执行过程中出现的可恢复错误，可以通过 try-catch 语句捕获和处理。
• 错误： 表示程序执行过程中出现的不可恢复错误，通常由 JVM 抛出，导致程序终止。

其他高级特性

• 对象克隆： 创建对象副本。
• 反射： 在运行时获取和修改类信息。
• 动态代理： 动态创建类的代理对象。
• 类加载器： 负责加载和初始化 Java 类。
• 双亲委派模型： 类加载器在加载类时，首先委托给父类加载器。
• SPI 机制： 服务提供者接口，允许第三方实现扩展 Java 核心功能。

Java NIO

• NIO： 非阻塞式 I/O，提供了异步 I/O 操作，可以提高网络和文件操作的性能。
• NIO2： NIO 的增强版本，提供了更丰富的 API 和更灵活的 I/O 模型。
• Netty： 一个广泛使用的 NIO 框架，提供了一系列高性能的网络通信组件。
• Reactor 模式： 一种并发编程模式，用于处理大量并发的 I/O 请求。
• IO 多路复用： 一种技术，允许一个线程同时监控多个 I/O 事件。

线程池

• 线程池： 管理线程的集合，可以提高线程创建和销毁的效率，避免线程过多的开销。
• Fork/Join 框架： 一种并行编程框架，可以将大任务分解为小任务，并行执行。
• Stream API： 一种流式编程 API，提供了丰富的并行操作。

本文对 JVM 的核心知识点进行了全面汇总，从基础概念到高级特性，涵盖了方方面面。通过深入理解这些知识点，开发者可以全面提升自己的 Java 技术水平，在开发和优化 Java 程序时游刃有余。